Глава IV. Анализ аср
4.1. Одноконтурные автоматические системы регулирования
Рассмотрим АСР, предназначенные для регулирования (поддержания на постоянном заданном значении) одной технологической величины, реагирующие пасе отклонение от заданного значения и имеющие один замкнутый контур. Это наиболее распространенные одномерные одноконтурные замкнутые АСР.
Блок-схема АСР приведена та рис. IV-1. АСР представляет собой замкнутую цепь, состоящую из объекта регулирования ОР, измерительного преобразователя ИП, автоматического регулятора АР и исполнительного устройства ИУ. Возмущающее воздействие z приводит к отклонению регулируемой технологической величины объекта у от заданного значения и. Информация об изменении регулируемой величины воспринимается измерительным преобразователем системы ИП и передается на автоматический регулятор АР. Последний сравнивает текущее значение регулируемой величины у с заданным u и в зависимости от знака и величины рассогласования по заранее заложенному в регулятор закону (алгоритму) вырабатывает регулирующее воздействие х, которое через исполнительное устройство ИУ направляется на объект регулирования ОР и приводит к ликвидации или уменьшению этого рассогласования. Таким образом, причина, вызвавшая срабатывание регулятора, в свою очередь, находится под его обратным воздействием.
Примером АСР может служить система регулирования температуры продукта укрепляющей части ректификационной колонны (рис. IV-2). Измерительный преобразователь системы ИП (термоэлектрический термометр в комплекте со вторичным прибором) измеряет температуру продукта, покидающего укрепляющую часть колонны, и передает сигнал на автоматический регулятор АР. При появлении возмущения z АР реагирует на отклонение текущего значения температуры у от заданного u
Рис. IV-1. Блок-схема одноконтурной АСР.
Рис. IV-2. Функциональная схема АСР температуры укрепляющей части
ректификационной колонны.
Рис. IV-3. Простейшая структурная схема одноконтурной АСР.
Рис IV-4. Переходные процессы при изменении возмущающего (а) и задающего (б) воздействий.
и вырабатывает регулирующее воздействие х на исполнительное устройство ИУ, которое изменяет в нужном направлении подачу флегмы в колонну, вследствие чего температура продукта в ректификационной колонне возвращается к заданному значению. При увеличении температуры продукта на выходе из верхней части ректификационной колонны автоматический регулятор увеличивает подачу флегмы вколонну, и наоборот.
При исследовании одномерных одноконтурных замкнутых АСР их структурную схему приводят к простейшему виду: объект ОР и регулятор АР (рис. IV-3). При этом все звенья, определяющие динамические свойства чувствительных элементов, измерительных устройств, исполнительных устройств и линии связи, относят обычно к объекту. Такие системы имеют как минимум две входные величины (возмущающее z и задающее и воздействия), действие которых приводит к изменению одной выходной величины — текущего значения регулируемой величины у. Переходные процессы, возникающие при изменении возмущающего z и задающего и воздействий, приведены на рис. IV-4. После нанесения возмущения (рис. IV-4, а) выходная величина у изменяется и возвращается к первоначальному значению (рис. IV-4, а); при изменении задания (рис. IV-4, б) после окончания переходного процесса выходная величина у устанавливается на значении, соответствующем новому заданию. Сигналы в этих системах могут проходить по двум каналам z→y и u—у. которые имеют свои статические и динамические свойства.